煤矿自动化的发展趋势研究

摘要：随着中国经济的发展及可持续技术的不断进步，矿业自动化的发展已经成为现阶段煤矿企业发展的重点。文章结合笔者多年相关工作经验，详细论述中国煤矿自动化的发展趋势研究。

关键词：煤矿；自动化；发展趋势

中图分类号： X752 文献标识码： A

一、煤矿自动化技术的发展现状

1、采掘机械自动化

随着计算机和传感器技术的发展，发达国家中都普遍采用了计算机来控制采掘机械，并且根据采掘的环境对采煤机和运输机械以及支架系统都进行了联合控制，实现了采煤作业全面的自动化操作。而且，利用计算机系统，还可以对系统中的机械设备进行定期的故障检查和保养维护。采煤机械也已经由传统的液压牵引发展到了电动牵引，由原来的直流牵引发展到现在的交流频电牵引，且容量也在不断增大。总的装机功率多数都在1000KW以上，最高甚至达到1500KW，工作面的运输机和液压支架也有了高效率的发展。我国由于采煤技术起步晚于欧洲发达国家，从70年代到现在，发展速度最快的要数综采机械化程度。我国煤炭生产中的综采设备有90%都属于国产设备，但绝大部分仍为液压牵引，且最大的装机功率仅为800KW。国产也有少部分电牵引采煤机，但仍在试验和研制阶段，实际投入生产的非常少。至于工作面的计算机控制也还在起步阶段，其刮板运输能力较小，过煤量也很低。

2、选煤厂自动化

国外先进国家于上世纪中期就逐渐开始研制一些介质比重控制系统，并于60年代研制出了灰分、浓度自动控制系统、胶带输送机自动累计成立系统、智能浓度测量仪、料位仪等，实现了受煤系统、备煤系统以及浮选系统、干燥系统的自动化控制。在八九十年代时期，通过计算机技术的应用，在生产中与不同种类的在线监测仪表配套使用，实现了选煤厂自动化、最优化操作管理和产品化选择。而在近两年，随着在线监测仪表技术的创新发展，自动化操作已经逐渐开始影响并改善了传统的洗选工艺流程。

3、安全监控系统

传统的煤炭生产中，由于受到塌方、瓦斯、煤尘以及水、火等因素的存在，使得煤炭的安全生产和作业人员的生命安全都受到了严重的威胁。因此，发展自动化安全监控系统是十分必要的。我国从上世纪改革开放以来，不断从国外引进先进的安全监控系统和制造技术，经过了多年的实践经验，现如今已经逐渐形成了数十家如AL、TF200、KJ等系列的监控系统生产和科研单位。目前我国的监控系统中主要存在的问题在于传感器种类少、寿命短，稳定性能也较差，系统的维护工程量大，无论从计算机应用程度还是从系统结构来讲，都只相当于先进国家90年代的水平。其次，由于缺乏专业领域的人才，相应的软件开发技术也跟不上，导致许多监控系统利用效率低下，系统的可靠性能差。

二、煤矿自动化发展中存在的问题

1、通信尚不稳定

要实现煤矿生产自动化，需要通信光缆来保障，现在的很多煤矿井下都有了通信光缆，但是光缆的运行环境和维修环境都十分恶劣，一旦发生损坏的话，很难对其进行及时的维修，故而大范围的实施条件还不是十分成熟。在这样的条件下，顶板检测、液压支架电液控制所需要监控的信息量比较大，这样无疑增加了成本投入。

2、采掘能力偏低

从当前的情况来看，计算机控制系统已经成为发达国家进行煤矿采掘的重要的系统，综合自动化能够在采煤作业中实现，离机操作已经成为了其普遍具备的功能。相较于国外的发达国家，我国在煤矿自动化生产起步比较晚，设备国产居多，刮板运输能力小、计算机控制能力也是非常弱，总体上过煤量比较低。

3、安全监控不到位

安全监控系统对于煤矿生产企业是十分重要的，这主要是因为煤矿开采存在着较大的危险性，我国的安全监控系统虽然得到了较大的完善，但是传感器种类并不是十分丰富，且设备仪器的稳定性还不是很强，这就导致了设备的使用寿命较短且存在着较大的安全威胁。

三、新时期下中国煤矿自动化的发展趋势分析

1、强化煤矿企业监控技术发展

需要结合煤矿企业类型、总装机容量、单机容量，针对性地选择计算机监控系统及监控模式，不能盲目地抄袭、沿用大型煤矿企业的配置与设计标准。

1.1监控模式

计算机早期的监控技术不完善，监控系统不可靠、不稳定，通过采用常规控制的监控模式，以计算机监控为辅。随着科学技术及计算机技术的发展，其监控模式的可靠性与安全性大幅度提高，传统的监控方式已经逐渐被淘汰。全计算机监控模式对于技术、设备的要求比较高，相对来说投资比较大同。以计算机监控模式为主，辅助以常规监控方式，投资比较少，对于系统要求比较低，煤矿企业应该采用计算机监控为主，辅助常规监控的方式。

1.2监控系统结构

从整体上来说，计算机监控可以分为集中式监控及分布式监控两种方式。分布式监控方式又可分为全分布监控系统结构及分层分布监控系统结构。由于集中式监控结构可靠性比较差，因此，不适合在煤矿企业中应用181。全分布监控结构是将数据库分到不同计算机节点上，大大降低了某个节点故障对系统的影响，有比较高的可靠性和可扩充性，但是，投资比较大、系统比较复杂。分层分布监控结构，把不涉及安全性的结构安排在底层，加快了控制过程的实现，大大降低了信息传输量及控制中心的负荷。如果某个部分发生障碍，不影响其它部分正常运行，可靠性比较高，灵活性较强。综合性价比、灵活性及可靠性等因素，煤矿企业可结合自己实际情况选择合适的监控方式。

2、强化网络通讯系统建设

网络通讯系统是自动化系统可靠、安全运行的基础，要想建立现代化、自动化的小型水电站，必须要求网络通讯系统具有较强的可靠性、合理的宽带、强大的数据吞吐能力及通信的可维护性、集成性与开放性，保障信息交换的顺利进行及实时通信。现阶段，各个煤矿企业普遍采用工业以太网形式进行连接，有着扩展方便、速度快、开放性好等优势。值班员工作站与主控层工作站以以太网形式进行连接，在现地层配置一体化的工控机，内部设置智能化模板，集中采集压力、直流、温度、电气量等信号。实现主模块转换之后，与工作站通过RS485总线进行通讯。值班员工作站通过标准接口RS232、RS485完成与直流系统、励磁装置、微机调速器的通讯。

3、采掘机械自动化水平的发展

在西方等发达国家，普遍通过计算机控制采掘机械的工作，综合分析开采环境，合理配备采煤机、支架、运输设备之间的有效联合。要想促进中国自动化建设水平的发展，必须积极研究新技术，尤其是对于高强度的工作面采煤技术发展，真正实现自动化控制。“无人化”的工作面采煤，成为了未来煤矿自动化发展的趋势与目标。进一步提高工作面装备的可靠性与安全性，还需要进一步研究。对于采煤技术、环境及安全方面的协调发展，还有待进一步提高。对于高强度工作面中围岩活动规律，需要深人探究。未来煤矿自动化发展的主要趋势是安全性、高效性、结构优化性。健康、可持续发展的煤矿开采，是煤矿自动化发展的主要路径。

4、高度集成的现场信息

应该说，影响过程控制系统远控时的关键因素就是将现场设备相应的数据进行高度集成，虽然在传统自动化控制系统中能够从一定程度上实现自动化生产的目的，但因无法满足采集相关设备信息量的要求，还是无法真正实现远程监控的目的。智能化仪表及以太网技术的发展与应用，为实现和满足现场信息的准确、高度集成提供了有利支持，并为实现煤矿自动化、信息化、安全化的生产目的提供了有利保障，同时也实现了对现坊隋况及远程操作控制进行有效、统一管理。当前，它的主要方式就是利用传感设备对现场设备信息进行有效集中采集，然后再通过相关执行机构对设备进行控制管理；其次将这些采集的信息进行集中传输，并通过内部协议来实现和满足现场实施的连接管理；最后再将这些信息全部都传输到相关的监控系统中，并通过服务器及专业监控软件对煤矿井设备进行自动化控制管理。从煤炭工业的发展进程来看，自动化是其未来发展过程的必然趋势，也是必经之路。煤矿利用构建自动化系统来实现远程监控、煤矿综合自动化平台、诊断与维护中心等有机融合，从而促进信息化向自动化系统及煤矿生产过程的延伸，进而推动信息化的全面发展。就现阶段的自动化市场来说，未来拥有广阔的市场前景，而且自动化产品也将会逐渐使煤炭市场从传统粗狂型的模式向高效型转变，因此构建一个基于全矿井的自动化集成控制，实现对自动化设备的有效管理是当前煤矿企业提高生产率的重要手段。

结束语

综上所述，未来煤矿企业应该建立企业集控调度中心，这样就可以通过高效自动化设备以及快速传输网络，实现对井下全部流程和设备的集中监控，从而可以迅速作出决策，实现煤矿安全生产和高效运营，增强企业的市场竞争力。

参考文献

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